【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 它是系統(tǒng)的副流量。要求副流量 Q2能跟隨主流量 Q1 的變化而變化，而且兩者之間保持一個(gè)定值的比例關(guān)系，即 Q2/Q1=K。 硬件 設(shè)計(jì) 水箱 包括下水箱和儲(chǔ)水箱。下水箱采用淡藍(lán) 色圓筒型有機(jī)玻璃，不但堅(jiān)實(shí)耐用，而且透明度高 。下水箱尺寸為： d=35cm,h=20 cm。水箱有三個(gè)槽，分別是緩沖槽，工作槽，出水槽。儲(chǔ)水箱尺寸為：長(zhǎng) 寬 高 =68cm52 ㎝ 43 ㎝。儲(chǔ)水箱內(nèi)部有兩個(gè)橢圓形塑料過(guò)濾網(wǎng)罩，防止兩套動(dòng)力支路進(jìn)水時(shí)有雜物進(jìn)入泵中。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 8 調(diào)節(jié)閥 氣動(dòng) 調(diào)節(jié)閥 是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩部分組成的，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是接收輸入的氣源信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿發(fā)生位移，推動(dòng)閥門動(dòng)作；而閥是指與管路聯(lián)接的閥體組件部分，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開(kāi)度，最終控制流體流量的變化。 系統(tǒng)采用 SIEMENS 帶 MPI 通訊協(xié)議的氣動(dòng) 調(diào)節(jié)閥，其型 QS 智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 QSTP16K，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受 4～ 20mA 控制信號(hào)，改變閥門的開(kāi)度，同時(shí)將閥門開(kāi)度的隔離信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)。 圖 QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 普通手動(dòng)閥門 KYB壓力變送器 KYB 系列壓力、液位變送器是在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備并吸取了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)工藝和關(guān)鍵零部件基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一個(gè)全新產(chǎn)品，可精確地連續(xù)測(cè)量液體、氣體或蒸汽的壓力，絕對(duì)壓力或液位，并轉(zhuǎn)換輸出正比于被測(cè)量程的 4～ 20mADC 二線制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 磁力驅(qū)動(dòng)泵 系統(tǒng)采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為 16CQ8P，流量為 32升 /分，揚(yáng)程為 8米，功率為 180w。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長(zhǎng)。為三相 380v 恒壓驅(qū)動(dòng)。 變頻流量計(jì) 管道 整個(gè)系統(tǒng)管道采用敷塑不銹鋼管組成，所有的水閥采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實(shí)驗(yàn)裝置的使用年限。其中儲(chǔ)水箱底有一個(gè)出水閥，當(dāng)沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 9 水箱需要 換水時(shí)，將球閥打開(kāi)讓水直接排出。 電控箱內(nèi)安裝有如下主要部件： （ 1） CPU 3152 DP 安裝有： 1）微處理器 。 處理器對(duì)每條二進(jìn)制指令的處理時(shí)間大約 為 50 ns，每個(gè)浮點(diǎn)預(yù)算的時(shí)間為 181。s。 2） 256 KB 工作存儲(chǔ)器（相當(dāng)于大約 85 K 條指令）； 與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲(chǔ)器可以為用戶程序提供足夠的空間。作為程序裝載存儲(chǔ)器的微型存儲(chǔ)卡（最大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）保存在 CPU 中。裝載存儲(chǔ)器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。 3）靈活的擴(kuò)展能力 。多達(dá) 32 個(gè)模塊，（ 4 排結(jié)構(gòu)） 4） MPI 多點(diǎn)接口 。 集成的 MPI 接口最多可以同時(shí)建立與 S7300/400 或編程設(shè)備、 PC、 OP 的 16 條連接。在這 些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個(gè)連接。通過(guò) “全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊 ”，MPI 可以用來(lái)建立最多 16 個(gè) CPU 組成的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。 （ 2） I/O 模塊 SM323 DI8/DO8*DV24 SIMATIC S7300 的數(shù)字輸入 /輸出模塊，使控制器靈活地與任務(wù)相適應(yīng)，用于連接數(shù)字傳感器和執(zhí)行元件。 SM 3231BH010AA0 是 8 點(diǎn)輸入， 8 點(diǎn)輸出， 可同時(shí)控制的輸入點(diǎn)數(shù)，最高 40176。C 可同時(shí)控制的輸入點(diǎn)數(shù)。 SM331 AI8*12BIT SIMATIC S7300 的模擬輸入模塊，能夠讓控制器靈活地與任務(wù)相適 應(yīng)，用來(lái)連接模擬傳感器。 SM 3317KF020AB0 是 8 點(diǎn)輸入。 SM332 AO4*12BIT SIMATIC S7300 的模擬輸出模塊，使控制器靈活地與任務(wù)相適應(yīng)，用來(lái)連接模擬執(zhí)行元件。 SM 3325HD010AB0 是 8 點(diǎn)輸出。 （ 3）變頻器 型號(hào) 。 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流 /過(guò)壓 /過(guò)載保護(hù)等功能。 D700 系列產(chǎn)品為多功能、緊湊型產(chǎn)品，多用于起重、電梯、包裝、機(jī)械、抽壓機(jī)等行業(yè)。具有通用磁通矢量控制方式，在 1Hz 情況下，可以使轉(zhuǎn)矩提高到 150%。擴(kuò)義沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 10 浮輥控制和三角波功能。帶安全停止功能，實(shí)現(xiàn)緊急停止有二種方法，通過(guò)控制 MC 接觸器來(lái)切斷輸入電源或?qū)ψ冾l器內(nèi)部逆變模塊驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行直接切斷，以符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)的安全功能，目的是節(jié)約設(shè)備投入。 控制平臺(tái) 1) PC 機(jī) 2) CP5611（ MPI） 數(shù)據(jù)采集卡及其驅(qū)動(dòng)程序。西門子 CP5611 卡可以實(shí)現(xiàn) PC(計(jì)算機(jī) )與 SIMATIC S7 之間的 PROFIBUS/MPI 通訊 連接 。并且 CP5611 可支持以下軟件 : 及以上； SOFTNETS7； SOFTNETDP ； SOFTNETDP 從站； COM PROFIVUS 及以上； STEP 7Micro/WIN 及以上； ProTool,ProToo/Pro； NCMPC。 3) WINCC 組態(tài)軟件 4） STEP 7 軟件 電控箱接線設(shè)計(jì) 圖 模擬量模塊接線圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求 在電控 箱 里 接線，設(shè)計(jì)用到 PLC 模擬量輸入模塊 SM331，模擬量輸出模塊 SM332。電控箱內(nèi)接線表如表 PIW272 PQW288 SM331 SM332 PIW274 PQW290 電動(dòng)閥支路流量計(jì) 變頻器支路流量計(jì) 變頻器 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 11 表 名稱 I/O 口 地址 電動(dòng)閥支路流量計(jì) AI0 PIW272 變頻器支路流量計(jì) AI1 PIW274 電動(dòng)閥 AO0 PQW288 變頻器 AO1 PQW290 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 12 3 下位機(jī)硬件組態(tài)和程序設(shè)計(jì) 西門子 PLC S7300 S7300系統(tǒng)結(jié)構(gòu) S7300 采用緊湊的、無(wú)槽位限制的模塊結(jié)構(gòu)，電源模塊（ PS）， CPU，信號(hào)模塊（ SM），功能模塊（ FM），接口模塊（ IM）和通信處理器（ CP）都安裝在導(dǎo)軌上。軌道是一種專用的金屬機(jī)架，只需要將模塊掛在 DIN 標(biāo)準(zhǔn)的安裝軌道上，然后用螺絲鎖緊就可以了。有多種不同長(zhǎng)度規(guī)格的導(dǎo)軌供用戶選擇。 電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊， CPU 模塊緊靠電源模塊。如果有接口模塊，它放在CPU 模塊的右側(cè)。 S7300 用背板總線將除電源模塊之外的各個(gè)模塊 連接起來(lái)。背板總線集成在模塊上，模塊通過(guò) U 形總線連接器相連，每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。安裝時(shí)先將總線連接器插在 CPU 模塊上，并固定在導(dǎo)軌上，然后依次裝入各個(gè)模塊 [13]。 S7300 CPU模塊 S7300 有 20 種不同型號(hào)的 CPU，分別適用于不同等級(jí)的要求。有的 CPU 模塊集成了數(shù)字量 I/O，有的同時(shí)集成了數(shù)字量 I/O 和模擬量 I/O。 CPU內(nèi)的元件封在一個(gè)牢固而緊湊的塑料機(jī)殼內(nèi)，面板上有狀態(tài)和故障指示 LED，模式選擇開(kāi)關(guān)和通信接口。大多數(shù) CPU 還有后備電池盒，存儲(chǔ)器插槽可以插入多 達(dá)數(shù)兆字節(jié)的 Flash EPROM 微存儲(chǔ)器卡（簡(jiǎn)稱 MMC），用于掉電后程序和數(shù)據(jù)的保存。 CPU 有 4 種操作模式： STOP（停機(jī)）， STARTUP（啟動(dòng)）， RUN（運(yùn)行）和 HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過(guò) MPI 接口與其他設(shè)備通信。 S7300 采用的是緊湊的、無(wú)槽位限制的模塊式結(jié)構(gòu)，如圖 。電源模塊、 CPU、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊和通信處理器都安裝在導(dǎo)軌上。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊， CPU 模塊僅靠電源模塊，接口模塊放在 CPU 模塊的右邊，再右邊就是信號(hào)模塊。 [11] 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 13 圖 圖 S7300 PLC DC 連接器 (CPU 313 以上 ) 多點(diǎn)接口 STEP 7設(shè)計(jì) 建立工程 打開(kāi) SIEMENS Manager 點(diǎn)擊 next，然后選擇 CPU Type 為 3152 DP,MPI 地址為 2。然后點(diǎn)擊 next 知道完成。 硬件配置 硬件組態(tài)是指在窗口中對(duì)機(jī)架，模塊，分布式 I/O(DP)機(jī)架，以及接口子模塊等進(jìn)行排列。像實(shí)際的機(jī)架一樣，可在其中插入特定數(shù)目的模塊。 在組態(tài)表中， STEP 7 自動(dòng)給每個(gè)模塊分配一個(gè)地址。如果站中的 CPU 可自由尋址（即可為模塊的每個(gè)通道自由分配一個(gè)地址，而與其插槽無(wú)關(guān)），可改變站中模塊的地址。 （ 1） 系統(tǒng)的組態(tài)：選擇硬件機(jī)架，并將所選的模塊分配給機(jī)架中希望的插槽。 （ 2） CPU 的參數(shù)設(shè)置。 （ 3） 模塊的參數(shù)設(shè)置，可以防止輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)硬件配置如圖 所示 在 Hardware 中設(shè)置硬件，在機(jī)架第一個(gè)卡槽中選擇 5A 電源。在第二個(gè)卡槽中安裝CPU， CPU 的型號(hào)為 CPU3152 DP AG100AB0。在第四個(gè)卡槽中安裝數(shù)字輸入輸出模沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 14 塊，模塊型號(hào)規(guī)格為 DI8/DO8*DC24 3231BH010AA0，在第五個(gè)卡槽在中安裝模擬量輸入模塊，模塊型號(hào)規(guī)格為 AI 8*12BIT 3317KF020AB0，在第六個(gè)卡槽中安裝模擬量輸出模塊，模塊規(guī)格型號(hào)規(guī)格為 A0 412BIT 3325HD010AB0。 雙擊模擬量輸出模塊，彈出輸出方式編輯，這里智能電動(dòng)閥是通過(guò)電流控制的，用的是第一個(gè) I/O 口，所以選擇第一個(gè) I/O 口的輸出類型為電流型，輸出范圍為 4~20mA。如圖所示： 圖 輸出方式設(shè)置 圖 流量比值控制系統(tǒng)中用到的硬件，如表 所示 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 15 表 硬件配置 名稱 型號(hào) 訂貨號(hào) CPU 模塊 3152DP 3152AG100AB0 數(shù)字輸入輸出模塊 DI8/DO8*DC24 3231BH010AA0 模擬量輸入模塊 AI 8*12BIT 3317KF020AB0 模擬量輸出模塊 A0 412BIT 3325HD010AB0 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)主要是針對(duì)流量比值 的在線控制而設(shè)計(jì)的，利用 PID 控制方式，使流量比值恒定 ，下面對(duì)程序的設(shè)計(jì)作詳細(xì)介紹。在程序中， 我們?cè)诔绦蛑薪⒅鞒绦騉B子程序 OB35 和報(bào)警程序 OB122。 使用的主要模塊有： OB OB3 DB4 DB42 和 FB41。 表 功能塊介紹 塊 功能的簡(jiǎn)要描述 還可參考 組織塊（ OB） OB 決定用戶程序的結(jié)構(gòu) 組織塊和程序結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)功能塊（ SFB） 系統(tǒng)功能（ SFC） SFB 和 SFC 集成在 S7 CPU 中可以讓你訪問(wèn)一些重要的系統(tǒng)功能 系統(tǒng)功能塊（ SFB）和系統(tǒng)功能（ SFC） 功能塊（ FB） FB 是帶有 “存儲(chǔ)區(qū)域 ”的塊，你可以自己編程這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域 功能塊（ FB） 功能（ FC） FC 中包含經(jīng)常使用的功能的例行程序 功能（ FC） 背景數(shù)據(jù)塊 （背景 DB） 當(dāng)一個(gè) FB/SFB被調(diào)用時(shí)，背景 DB 與該塊相關(guān)聯(lián)，他們可在編譯過(guò)程中自動(dòng)生成 背景數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊（ DB） DB 是用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，除了指定給一個(gè)功能塊的數(shù)據(jù)，還可以定義可以被任何塊使用的共享數(shù)據(jù) 共享數(shù)據(jù)塊（ DB） OB1模塊 主程序中 為常閉開(kāi)關(guān)，當(dāng) PLC 開(kāi)啟時(shí)， 就接通，即下水箱電磁閥開(kāi)通。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 16 圖 OB1程序 OB35模塊 循環(huán)中斷 OB35，可用于按一定間隔中斷循環(huán)程序的執(zhí)行，循環(huán)中斷按間隔觸發(fā)，間隔的時(shí)間是從 STOP 狀態(tài)到 RUN 時(shí)開(kāi)始計(jì)算。 當(dāng)用戶定義時(shí)間間隔時(shí)，必須確保在兩次循環(huán)中斷之間的時(shí)間隔中，有足夠的時(shí)間處理循環(huán)中斷自己的服務(wù)程序。 在程序中，使用循環(huán)中斷 OB35，其默認(rèn)的時(shí)間間隔為 100ms，程序運(yùn)行后每隔 100ms將自動(dòng)調(diào)用一次 OB35，周期性地執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的 PID 運(yùn)算程序。由于程序較短，所以將程序?qū)懺?OB35 里。 系統(tǒng)的詳細(xì)程序 DB41 為電動(dòng)閥的 PID 控制， PIW272 為電動(dòng)閥支路流量， PQW288 為電動(dòng)閥。對(duì)副設(shè)定值 MAN 的設(shè)定將在